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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft im allgemeinen eine Test- und Meßausrüstung und
betrifft insbesondere die Verarbeitung von Datenerfassungen mit
langer Datensatzlänge
in einem Oszilloskop oder dergleichen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Oszilloskope,
die in der Lage sind, Erfassungen mit langer Datensatzlänge (d.h.
typischerweise von 8 MBits bis 64 MBits) zu erfassen, sind auf dem Fachgebiet
bekannt. Das erwünschte
Merkmal der langen Datensatzlänge
ist leider auch die Quelle für ein
Problem. Bisher gab es keine leichte Art und Weise, um einen solchen
langen Datensatz zu durchsuchen, um eine Anomalie aufzufinden, die
an einem gewissen Punkt im erfaßten
Signal vorliegen kann. Eine visuelle Durchsuche eines Datensatzes
mit 32 MBit, der mit einer Rate von 500 Punkten pro Sekunde angezeigt
wird, würde
beispielsweise 17 Stunden dauern. Man zweifelt an der Fähigkeit
von auch den geduldigsten Oszilloskopbedienpersonen, ihre Aufmerksamkeit
für eine
so lange Zeit beizubehalten.
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Einige
modernen Oszilloskope sind mit einem Drucker ausgestattet, der in
ihrem Gehäuse
enthalten ist, um Oszilloskopspuren und -daten auf einer Papierrolle
auszudrucken. Man könnte
denken, daß die
Lösung
für das
vorstehend beschriebene Problem darin bestünde, nur die Wellenform mit
langer Datensatzlänge
auszudrucken und dann die Papierspur zu untersuchen. Berechnungen
zeigen jedoch leider, daß,
um selbst einen Datensatz mit 8 MBit auszudrucken, dies einen Papierausdruck
in der Größenordnung
einer Länge
von mehreren Meilen erfordern würde.
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US-A-5999163
beschreibt ein Verfahren zum Analysieren von Wellenformen durch
Umwandeln eines erfaßten
elektrischen Signals in einen Strom von digitalen Datenpunkten,
sequentielles Speichern jedes Datenpunkts in einer Speichervorrichtung,
Analysieren jedes Datenpunkts mit einer Maske oder Schablone, um
festzustellen, ob der Datenpunkt ein anomaler Datenpunkt außerhalb
eines vorgewählten Bereichs,
der durch die Maske oder Schablone festgelegt ist, ist, Wiederholen
der obigen Schritte für
jeden Datenpunkt, bis ein anomaler Datenpunkt identifiziert ist,
Stoppen der Erfassung von Datenpunkten kurz, nachdem der anomale
Datenpunkt identifiziert wird, und dann Anzeigen der anomalen Datenpunkte zusammen
mit umgebenden Datenpunkten aus dem Speicher.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den zugehörigen Ansprüchen dargelegt.
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Ein
Verfahren gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung eines Gattervergleicher-Bedienfeldes
durchgeführt,
das einem Benutzer ermöglicht, bis
zu vier verschiedene Gatterbereiche festzulegen, die an irgendeiner
der aktiven Wellenformen, mathematischen Wellenformen oder REF-Wellenformen vorhanden
sein können.
Ein Menü für jedes
Gatter steuert die Position jedes Gatters und wählt die Quelle für das Signal
aus, das gattergesteuert werden soll. Alle Gatter müssen die
gleiche Breite aufweisen. Eine Anwendung hoher Ebene kopiert den
gattergesteuerten Bereich einer Wellenform in einen REF-Speicher.
Das Gatter 1 würde
beispielsweise in REF 1 gehen, das Gatter 2 in REF 2 und so weiter. Ein
vom Benutzer einstellbarer Toleranzwert wird verwendet, um festzustellen,
ob die Differenz zwischen den Wellenformen der Gatter einen Punkt
erreicht, an dem eine Verletzung angezeigt wird. Eine Hauptgatter-Positionssteuerung
bewirkt, daß sich
alle Gatter um das gleiche Ausmaß bewegen, wobei folglich ein konstanter
Abstand zwischen ihnen aufrechterhalten wird. Eine Hauptgatter-Breitensteuerung
bewirkt, daß alle
Gatter die Breite ändern.
Betriebs-, Pause- und Stopmenüpunkte
werden verwendet, um zu steuern, wie die Gatter automatisch durch
die Wellenformen, denen sie beigefügt sind, abtasten, und um einen
konstanten Abstand zwischen ihnen aufrechtzuerhalten. Ein Vergleich
wird auf einer punktweisen Basis zwischen den Signalen der Gatter durchgeführt.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine Darstellung einer Bildschirmanzeige, die zwei Bezugswellenformen
und ein Gattervergleicher-Bedienfeld gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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2 ist
eine Darstellung einer Bildschirmanzeige, die zwei aktive Gatter
und einen Gattervergleicher im Betrieb gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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3 ist
eine Darstellung, die zeigt, daß vier Gatter
an einer oder mehreren Wellenformen festgelegt werden können, gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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4A und 4B sind
Darstellungen, die die gattergesteuerten Bereiche von 3,
nachdem sie in einen Bezugsspeicher kopiert wurden, gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen.
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5 ist
eine Darstellung eines Gattervergeleicher-Steuerbildschirms gemäß der vorliegenden Erfindung.
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6 ist
ein vereinfachtes Diagramm hoher Ebene von einem Oszilloskop, das
zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
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Ausführliche
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Der
zu beschreibende Gattervergleicher wird vorzugsweise in einer JAVA®-Anwendungssoftware realisiert,
die auf einem Windows®-Betriebssystem eines
modernen Oszilloskops läuft.
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1 ist
eine Darstellung einer Bildschirmanzeige 100, die zwei
Bezugswellenformen in einem Wellenformanzeigebereich 110 und
ein Gattervergleicher-Bedienfeld in einem Steuerbereich 115 zeigt.
Es sind vier auswählbare
Gattersteuerungen (d.h. Meßfenstersteuerungen),
Gatter 1, Gatter 2, Gatter 3 und Gatter 4 vorhanden. Gatter 1 wird
als Bezugsgatter Ref-Gatter betrachtet. Das Bedienfeld von 1 wird
verwendet, um die Arbeitsparameter für Ref-Gatter (und die anderen
Gatter Gatter 2, Gatter 3, Gatter 4, falls erwünscht) festzulegen. Die Wellenformanzeige
von 1 gibt an, daß zwei
Gatter, Gatter 1 und Gatter 2, aktiv sind, die Bezugswellenformen
R1 bzw. R2 erzeugen.
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Dieser
Steuerbildschirm weist "Funktionstasten" für die Funktionen
Betrieb 140, Stop 145, Pause 150 und
Rücksetzen 155 zum
Steuern einer "Durchlaufbetriebsart" auf, die wie eine
Standard-Bandgerätsteuerung
arbeitet. Die Geschwindigkeitsauswahl für die Durchlaufbetriebsartabtastung
ist auch über eine
Steuerung 160 zum Auswählen
der Schrittweite vorgesehen.
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"Durchlaufbetriebsart" bedeutet in diesem Zusammenhang,
die Gatter durch eine gespeicherte Wellenform zu bewegen. Da jedes
Gatter so bemessen ist, daß es
der Anzeigebildschirmbreite entspricht, bewegt sich die Wellenform
horizontal auf dem Bildschirm in derselben Weise wie die Durchlaufbetriebsarterfassung
die Daten anzeigt. Das heißt,
nach Ausrichtung der Gatter an den zwei Wellenformen, durchschreiten
beide Gatter die beiden Wellenformen synchron, wobei sie den Vergleich
im Fluge durchführen.
In dieser Weise wird die Vergleichszeit von 17 Stunden auf einige
Minuten verringert.
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2 ist
eine Darstellung, die den Effekt des Einschaltens des Gattervergleichers
zeigt. 2 zeigt die zwei Bezugswellenformen R1 und R2
und die Anzeige M1 der Gattervergleichsbereiche. Wenn der Gattervergleicher
eingeschaltet ist, wird der Wert des Signals innerhalb aller anderen
aktiven Gatter (d.h. der anderen Gatter, die auch eingeschaltet
sind) vom Wert des Signals innerhalb des Gatters 1 auf einer punktweisen
Basis subtrahiert, um eine Differenz zu erzeugen. Dieser Abtastprozeß bewirkt,
daß sich alle
Gatter zusammen entlang eines Signals bewegen, um ihren konstanten
Abstand zwischen ihnen aufrechtzuerhalten.
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Wenn
die Differenz größer ist
als ein vom Benutzer einstellbarer Vergleichertoleranzwert, dann
ist eine Verletzung aufgetreten. Der Benutzer wird über Verletzungen
informiert. Wenn eine Verletzung auftritt, während die Gatter automatisch
abgetastet werden, dann wird der Abtastzustand auf Pause gesetzt und
das Gatter wird derart positioniert, daß der Punkt, der die Verletzung
verursacht, in der Mitte des Gatters liegt. Andere Angaben können verwendet werden,
um zu zeigen, daß Verletzungen
aufgetreten sind.
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Mit
Bezug auf Messungen und Wellenformmathematik können auf die gattergesteuerten
Bereiche, die in REF-Speichern (später zu beschreiben) gespeichert
werden, Messungen angewendet werden. Außerdem können sie innerhalb mathematischer
Wellenformausdrücke
verwendet werden. Dieses Merkmal ist durch die Gleichung, die an
der Unterseite der Bildschirmanzeige von 2 angezeigt ist,
gezeigt.
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3 zeigt,
daß vier
gattergesteuerte Bereiche an einer oder mehreren Wellenformen festgelegt werden
können.
In diesem Fall werden zwei gattergesteuerte Bereiche an jeder Wellenform
festgelegt. In diesem Beispiel umfassen die festgelegten gattergesteuerten
Bereiche Gatter 1, Gatter 2, Gatter 3 und Gatter 4 Signalanomalien,
die für
diesen speziellen Benutzer von Interesse sein können. Die Daten innerhalb jedes
gattergesteuerten Bereichs werden in einen Bezugsspeicher innerhalb
des Oszilloskops kopiert. Der Benutzer kann die Quellenwellenform, an
dem sich jedes Gatter befindet, auswählen. Unter Rückbezug
auf 1 beachte man, daß der Benutzer die horizontale
Position des Gatters an der gewählten
Wellenform mittels Cursors, die durch Gleitsteuerungen 130 gesteuert
werden, oder durch andere Einrichtungen wie z.B. einen Knopf einstellen kann.
Der Benutzer kann auch die Breite der Gatter über eine Gatterbreitensteuerung
einstellen.
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Die 4A und 4B sind
Darstellungen, die die gattergesteuerten Bereiche von 3 zeigen, nachdem
sie in einen Bezugsspeicher gemäß der vorliegenden
Erfindung kopiert wurden. Man beachte, daß nur die gattergesteuerten
Teile der Daten in den Bezugsspeichern gespeichert werden. In dieser Weise
wird die Effizienz von Messungen und der Wellenformmathematik verbessert,
da nur die interessierenden Daten in der Messung oder den mathematischen
Berechnungen enthalten sind.
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Es
ist wichtig zu beachten, daß die
vorliegende Erfindung für
eine Universalverwendung durch irgendeine Bedienperson, die mit
langen Datensätzen arbeitet,
geeignet ist. Diese Erfindung ist jedoch zum direkten Angehen der
Bedürfnisse
von Plattenlaufwerk-Testingenieuren besonders nützlich. Es wird beispielsweise
in Erwägung
gezogen, daß ein
Plattenlaufwerk-Testingenieur typischerweise ein bekanntes gutes
PRML-Lesekanalsignal in einem REF 4 Speicherschlitz speichern würde. Die
Verwendung von REF 1 für
diesen Zweck sollte vermieden werden, da er als Bezugsgatter verwendet
wird. Da wir ein Gatter auf dieses bekannte gute PRML-Signal in REF4
anwenden wollen, müssen
wir das Gatter 4 abschalten, da seine Ausgabe normalerweise in REF
4 geht. Als nächstes
setzen wir die Quelle für
das Gatter 1 auf REF 4. Als nächstes
würden
wir die Quelle für
das Gatter 2 auf den Kanal 1 CH1 setzen, welcher das Lesekanalsignal
enthält.
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Es
wird angenommen, daß eine
Auslösefunktion
zweckmäßig aufgestellt
wurde und daß dasselbe
Muster vom Plattenlaufwerk gelesen wird, wie vorher in REF 4 gespeichert
wurde. Man beachte, daß der
Benutzer das Gatter 1 an REF 4 und das Gatter 2 an CH1 positionieren
kann, bis sie zum Vergleich zweckmäßig ausgerichtet sind. Um die
zwei Wellenformen automatisch zu vergleichen, wird dann der Gattervergleicher
eingeschaltet und die Betriebstaste wird gedrückt. Der Benutzer könnte auch
nur durch die Daten abtasten, um die Wellenformen visuell zu vergleichen,
indem die Hauptpositionssteuerung für alle Gatter gedreht wird.
Außerdem
kann der Benutzer Messungen für
die gattergesteuerten Daten im Gatter 1 und Gatter 2 festlegen.
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Dieses
Gattervergleichersystem ist als ganzes genommen in seiner Organisation
der Gattersteuerungen und Funktionalität einzigartig. Frühere Oszilloskope
weisen keine einzige Einheit auf, die Gattervergleicher genannt
wird, wie hierin beschrieben. Solche früheren Oszilloskope erfüllen ein
etwas gattersteuerungsartiges Merkmal durch Definieren einer mathematischen
Wellenform. Das heißt,
dem Benutzer wird ermöglicht,
Zoomwellenformen zu erzeugen. Jede wird in einem mathematischen
Wellenformschlitz gespeichert, was die Verwendung von diesem Schlitz
für eine
mathematische Funktion ausschließt. Wenn vier Zoomwellenformen
definiert werden, können
sie folglich dann nicht in mathematischen Wellenformenfunktionen
verwendet werden. Im Gegensatz dazu kann die vorliegende Erfindung Gattersteuerungsfunktionen
ohne Blockieren der Wellenformschlitze verwenden, während die
Fähigkeit,
mathematische Funktionen zu verwenden, bewahrt wird.
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In
den Oszilloskopen des Standes der Technik muß der Benutzer, um die Gatter
zusammen zum Rollen zu synchronisieren und dennoch den horizontalen
Versatz zwischen ihnen, der gewählt
wurde, aufrechtzuerhalten, zu noch einem weiteren Menü navigieren.
Die vorliegende Anmeldung beseitigt diese Schwierigkeit durch Gruppieren
aller erforderlichen Steuerungen auf einem einzelnen Gattervergleicher-Bedienfeld.
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Einige
Oszilloskope des Standes der Technik weisen ein Merkmal auf, das
als automatisches Rollen bekannt ist. Automatisches Rollen ermöglicht einem
Benutzer, zu bewirken, daß die
gesamte Länge der
Datensätze
für einen
rein visuellen Vergleich durch den Benutzer automatisch auf dem
Bildschirm vorbeirollt. Der Benutzer kann auch die Geschwindigkeit
einstellen, mit der das Rollen stattfindet. Wie vorstehend angemerkt,
würde,
wenn dieses automatische Rollen gesetzt wird, um mit einer Rate
von 500 Punkten pro Sekunde anzuzeigen, eine visuelle Durchsuche
eines Datensatzes mit 32 MBit (Megabit) 17 Stunden dauern. Es ist
wichtig zu beachten, daß in
den Oszilloskopen des Standes der Technik mit langer Datensatzlänge keine
automatische Einrichtung zum Vergleichen der gezoomten Bereiche
der Bezugs- und der "aktiven" Wellenform vorhanden
ist, wie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben. Das heißt, die
Toleranz- und Vergleichsmerkmale der vorliegenden Erfindung sind
in den Oszilloskopen des Standes der Technik mit langer Datensatzlänge nicht
vorhanden.
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Eine
weitere Gattervergleicher-Steuerbildschirmanzeige ist in 5 gezeigt.
Die Merkmale dieses Steuerbildschirms sind folgendermaßen. Es ist
ein Steuermenü für jedes
von vier Gattern, Gatter 1, Gatter 2, Gatter 3 und Gatter 4, vorhanden.
Jedes Gattermenü ermöglicht einem
Benutzer, eine Quellenwellenform für das Gatter und eine Position
für das
Gatter an dieser Wellenform zu wählen.
Außerdem
ist eine Ein/Aus-Steuerung für
jedes Gatter vorhanden. Dieser Steuerbildschirm weist auch Funktionstasten
für Betriebs-,
Pause- und Stopfunktionen, zum Steuern einer "Durchlaufbetriebsart", die wie eine Standard-Bandgerätsteuerung
funktioniert, auf. Die Geschwindigkeitsauswahl für die Durchlaufbetriebsartabtastung
ist auch über
die Steuerung zum Auswählen
der Schrittweite vorgesehen.
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Es
wird in Erwägung
gezogen, daß Softwareauslösemenüs einen
Teil des Gattervergleichers bilden können. In dieser Weise kann
das Durchlaufbetriebsartrollen beispielsweise so gesetzt werden, daß es an
den Kanten stoppt. Andere Arten von Softwareauslösebetriebsarten, wie z.B. Betriebsauslöser, können auch
in das Gattervergleicher-Menüsystem integriert
werden.
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Man
beachte, daß die
Steuerungen entlang der Oberseite des Steuerbildschirms von 5 angeordnet
sind. Diese sind Hauptsteuerungen, die die Einstellungen aller Gatter
beeinflussen. Das heißt, die
Einstellung der Hauptgatter-Positionssteuerung bewegt alle Gatter
um dasselbe Ausmaß,
während zwischen
ihnen ein konstanter Abstand beibehalten wird. Ebenso steuert die
Hauptbreitensteuerung die Breite aller Gatter und eine gemeinsame
Toleranz kann auf alle Gatter über
die Haupttoleranzsteuerung angewendet werden.
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6 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines modernen digitalen Oszilloskops 600,
das zum Ausführen
der vorliegenden Erfindung nützlich
ist. Es umfaßt
einen Eingang 601 zum Erfassen eines Signals von einer
getesteten Schaltung. Das "Vorderende" umfaßt eine
Auslöseschaltung 605 zum
Erzeugen von Auslösesignalen,
die an ein Erfassungssystem 610 angelegt werden sollen.
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Das
Erfassungssystem 610 erfaßt kontinuierlich digitale
Signalabtastwerte und speichert sie als Reaktion auf Auslösesignale
in einem Erfassungsspeicher 615. Der Erfassungsspeicher 615 liefert
Signalabtastwerte zum Rasterisierer 620 zur Verarbeitung,
Speicherung im Rasterspeicher 622 und zur letztlichen Anzeige.
Eine mehr analogartige Anzeige wird mittels der Anordnung eines
Rasterkombinators 625 und von Rasterspeichern 630, 635 erhalten,
die das gefällige
Abklingen der angezeigten Signale ermöglicht. Das Ausgangssignal
dieser Anordnung wird auf einem Anzeigebildschirm 640 des
Oszilloskops angezeigt. Das Oszilloskop arbeitet unter der Steuerung
von zwei Steuereinheiten, einer Prozeßsteuereinheit 650 und
einer Systemsteuereinheit 660. Die Systemsteuereinheit 660 koppelt
mit den Bezugsspeichern REF-Speicher
1 REF 1, REF-Speicher 2, REF 2, REF-Speicher 3 REF 3 und REF-Speicher 4 REF 4.
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Im
Betrieb werden die Daten innerhalb eines Gatters bei jeder Erfassungsaktualisierung
zum entsprechenden REF-Speicher im Oszilloskop bewegt, wenn das
Gatter eingeschaltet ist. Die Daten des Gatters 1 werden beispielsweise
in REF 1 gegeben und die Daten des Gatters 4 werden in REF 4 gegeben.
Dies verschwendet dann nicht die zur Verfügung stehenden Schlitze für die mathematische
Wellenform, wie es bei den vorstehend erwähnten Oszilloskopen des Standes
der Technik mit langer Datensatzlänge der Fall ist. Außerdem kann
jeder REF-Speicher einen vollen Satz von Messungen eingeschaltet haben.
Sie können
auch in mathematischen Wellenformausdrücken verwendet werden.
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Die
REF-Speicherschlitze sind mehr als nur eine leichte Stelle zum Speichern
von anzuzeigenden Daten. Da das Gatter so bemessen ist, daß es dem
Fenster entspricht, erhält
man einen automatischen Zoom auf die Bildschirmbreite des Wellenforminhalts
des REF-Speichers. Wenn das Gatter auf eine ziemlich lange Datensatzlänge gesetzt
ist, kann man immer noch nicht leicht eine Anomalie in der REF-Wellenform
erkennen. In einem solchen Fall kann man einen Zoomkasten an der
REF-Wellenform festlegen und tatsächlich einen Zoom auf einen Zoom
erhalten. Die REF-Schlitze dienen auch zum Isolieren von Daten für Wellenformmessungen
oder mathematische Wellenformanwendungen. Überdies kann der Inhalt der
REF-Speicher in Dateien exportiert werden, falls erwünscht.
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Was
beschrieben wurde, ist ein erwünschtes Werkzeug
zur Verwendung an allen Oszilloskopen mit langer Datensatzlänge, da
es zum ersten Mal ein Werkzeug bereitstellt, um die riesige Menge
an Daten, die in langen Datensätzen
enthalten sind, leicht zu analysieren und mit dieser zurechtzukommen.
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Obwohl
der Gattervergleicher der vorliegenden Erfindung als vorzugsweise
in einer JAVA®-Anwendungssoftware
realisiert, die auf einem Windows®-Betriebssystem läuft, beschrieben
wurde, soll die Erfindung nicht so eingeschränkt sein und soll eine Hardwareschaltung
zum Durchführen
der hierin beschriebenen Vergleichsfunktionen umfassen.
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Ein
Fachmann wird erkennen, daß die
vorliegende Erfindung nicht auf digitale Daten begrenzt ist und
gleichermaßen
vorteilhaft ist, wenn sie mit analogen Daten verwendet wird.
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Der
Begriff "Gatter", wie hierin verwendet,
ist mit dem Begriff "Fenster", wie auf einen Betrachtungszeitschlitz
angewendet, der auf einen Teil einer Wellenform überlagert wird, synonym.
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Hierin
wird erkannt, daß die
vorliegende Erfindung in anderen Instrumenten als einem Oszilloskop
nützlich
ist, wie z.B. einem Logikanalysator oder Spektralanalysator.